混凝土多孔介质等温吸湿过程的数值模拟

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第28卷第3期能源技术V01．28No．32007年6月ENERGYTECHNOIOGYJurL2007混凝土多孑L介质等温吸湿过程的数值模拟于航，王小林(同济大学，上海200092)摘要：分析了含湿多孔介质吸湿的主要机理，根据介质吸湿过程中的热湿平衡建立了其吸湿过程的一维数学模型。采用控制容积法及时间显式积分方案对方程进行了数值计算。计算结果表明多孔介质在等温吸湿过程中存在不稳定和相对稳定两个阶段。吸湿处于不稳定阶段时温度梯度势和含湿量梯度势相互作用；吸湿处于相对稳定阶段时仅存在含湿量梯度势。同时比较了轻质混凝土、半轻质混凝土、粘土

2、实心砖三种材料的吸湿性能。关键词：多孔介质；等温吸湿；传热传质；吸湿平衡中图分类号：TUl11．2文献标识码：A文章编号：lOO5—7439(2007)03-O171—04ANumericalSimulationofIsothermalMoistureSorptioninConcretePorousMediaYuHang—WANGXiao-lin(TongjiUniversity，Shanghai200092，China)Abstract：Inthis’paper，theprimarymechanismsaffectingmoisturesorptionprocessofwetpo

3、rousmediawereanalyzedandan0ne—dimensiona1mathematicalmode1wasestablishedtOpredictmoisturesorptiononthebaseofheatandmoisturesorptionequilibriumintheporousmedia．ThenumericaltechniquewasappliedtOsolvethemodelththevolumecontro1methodandtimeexplicitintegra1scheme．Theresultindicatesthattheisotherma1

4、moisturesorptionpmc~scoNdbedividedintotwoperiods：unstableandstable．Inunstableperiodtemperaturegradsforceandhumiditygradsforcearecouplingbutinstableonethereisonlyhumiditygradsforce．Besidesthesorptioncapacitybetweenconcrete、lightweightconcreteandbrickwerecomparedinthepaper．Keywords：porousmedia；i

5、sothermalmoisturesorption；heatandmasstransfer；moisturesorptionequilibrium多孔介质(porousmedia)是一种含有大量孔隙研究显得十分重要。由于多孔介质的湿传递多以液的固体材料，其内部通常由多孔固体骨架和孔隙问体分子扩散、水蒸气扩散、毛细扩散等方式进行，其的流体组成多相共存空间。含湿多孔介质是由空中涉及的机理十分复杂，因而用数学解析的方法很气、水分以及固体实质部组成，介质内部含有的水分难描述。本文针对多孔介质结构的特点，通过一些为孔隙处的水蒸气和实质部以毛细管水、吸附水形合理假设导出了墙体多孔介质材料在吸放

6、湿范围内态存在的液态水[1]。现代建筑围护结构的墙体材料热湿同时传递的基本方程，并以轻质混凝土为例进多为烧结粘土空心砖、加气混凝土砌块等轻质多孔行了数值求解。介质材料，与传统的粘土实心砖相比具有容重轻、保温效能高、吸音好等优点，能有效降低建筑的热负1热湿迁移基本原理与一维模型的建立荷，起到节能的作用，但是这种墙体在多雨季节以及1．1热湿迁移基本表达式高湿度环境下常出现墙面潮湿、渗漏、霉变以及墙体在多孔介质吸放湿时，孔隙中的蒸汽进行的是内部结露等现象，严重损害了墙面的装饰材料，缩短了建筑物的使用寿命，同时还影响到室内设施的耐气态扩散，液相水则在毛细管作用和吸附作用下进用性和居住人员的

7、健康，因而对其热湿传递过程的行液态扩散；在介质内部由于水分相态的变化还会·17】·维普资讯http://www.cqvip.com于航等：混凝土多孔介质等温吸湿过程的数值模拟产生相变潜热，因而多孔介质吸放湿过程是典型的持不变，忽略由于压力梯度及重力作用引起的热湿热湿耦合过程[，即在传热传质驱动势作用下，湿量迁移；③多孔介质内部的水分迁移仅为孔隙处的水传递的同时伴随有热量的迁移。一般认为湿量和热蒸气以及实质部的吸附水和毛管水的迁移；空气的量的迁移在3种驱动势下发生，即在